点滴速度测控系统的设计与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第3期杭州电子科技大学学报Vo1．25．No．32O05年6月Journalof}IaTlloIDianziUnivemityJun．嬲点滴速度测控系统的设计与实现李乃亮，金瑞明(杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018)摘要：系统以AT89C2051为核心设计了一种用于点滴速度显示和调节的测量控制仪器，利用单片机完成简单的数学运算，信号处理以及控制功能，结合部分外围电路，实现了测量中的动态显示和点滴速度的闭环控制。同时，点滴速度测

2、控系统通过串行通信可以实现基于Pc机的多路管理。关键词：速度控制器；点滴速度；传感器；中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001—9146(2005)03—0086—04O引言常见的医疗输液管只能进行人工调节速度，速度调节不准确，不易控制，有时速度过快还会对病人造成不良反应，而且常因疏忽大意发生血液回流现象，作为医疗过程，医务人员也需要对输液过程进行监控，为此研究点滴速度控制器就显得非常必要。目前市场上的点滴速度控制产品主要是输液泵，此种设备控制精度高，功能强大，适用于高要求场合，但

3、价格较贵，而且使用前后都要进行清洗，不太方便。针对以上情况本文设计了一种方便实用、低成本的点滴速度测控系统。1系统设计与实现点滴速度测控系统主要由数据采集传感器部分、主控制显示部分、输出部分构成，通过单片机的数据处理、判断形成一个反馈环，使系统达到预定目的，再通过与PC机通信可实现多机管理。如图1所示。1．1传感器的设计传感器是系统的关键，能否设计出一个好的传感器，关系到整个系统的成败。设计的关键是要熟悉点滴的特性，通常点滴是近似椭圆形的，为了简单明了，简化模型，认为点滴是椭圆形。在点滴下落经过

4、光电传感器的过程中，光电传感器出现了两种状态，即在中心线以下部分由于光的折射作用传感器被阻挡，以低电平触发有效则输出一低脉冲；而经过中心线时，由于透镜原理光直线传播传感器又导通恢复；同理上半部经过时又会输出一低脉冲，这样输出的波形中就会出现双波谷，如图2前半部分所示。由于滴管受外界扰动和一些不确定因素，双波谷波形并不是稳定的，波形有时是单波谷的，如图2后半部分所示。为了避免这种情况给计数带来不准确性，可用两种办法来解决。一种是通过硬件处理，一种是用软件来处理。下面说明硬件处理方法如图3所示。电路

5、由两级电压比较器构成，R1，R2通过串联分压收稿El期：2004—11—12作者简介：李乃亮(1984一)，男，安徽怀远人，在读本科生，自动化专业．维普资讯http://www.cqvip.com第3期李乃亮等：点滴速度测控系统的设计与实现87图1系统原理图设定B点参考电压、rb，光电三极管与w串联决定A点电压Va。在没有液滴经过红外传感器时，光电三极管T内阻减小，适当调节w可使Va>Vb，电压比较器输出高电平。当液滴经过光电传感器时，阻断了光路，T内阻变的远远大于w值，由于电容C的存在Va不会

6、突变，必须经过一小段放电(通过w放电)时间t才能降到小于Vb，设液滴经过光电传感器的时间为t0，适当选择RC常数使t略大于t0就可以滤除干扰。极端状态下，输出再出现双波谷时，通过软件来处理。除此之外，传感器的安装位置也很重要_2J。通过这些方法，可以得到较准确的计数信号，为系统的可靠工作提供了保障。1．2驱动电路设计微型直流电机具有良好的线性特性，优异的控制性能和较高的效率，其广泛应卜用于小功率系统中。控制直流电机，可以使用分立体元件构成H桥实现，也可以使图2光电传感器输出的波形用专用的驱动模块

7、。考虑到电压，电流和尺寸外观等因素，采用LG9110来代替三极＼＼管所构成的驱动电路。I．G9110是为控制和驱动电机设计的推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片Ic之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TI3MCMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正图3传感器整体电路反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750～800mA的持续电流，峰值电流能力可达1．5～2．0A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性

8、负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。I．G9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、步进电机驱动和开关功率管等电路上。其6，7引脚为电机正，反转控制端。为了避免开机复位维普资讯http://www.cqvip.com88杭州电子科技大学学报2005时高电平同时加到控制脚，烧坏驱动芯片，应在控制端加一级反向器进行保护。1．3速度控制器的设计点滴速度调节一般有两种方法可以实现，一种是通过高度调节，另外一种就是通过挤压软管，改变导管流通面积达到控速目的。经